[发明专利]浸渍法制备铝质岩矿物聚合物有机-无机复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用浸渍法制备铝质岩矿物聚合物有机-无机复合材料的方法。

背景技术

铝质岩含Al₂O₃较低，一般Al₂O₃含量分布于40%~50%。为铝土矿矿山开采固体废弃物，一般只有少量用来做耐火材料原料。目前多废弃并随矿山开采随意堆放，造成资源的巨大浪费并污染坏境。因此需要重点解决铝质岩资源综合利用问题。

铝质岩矿物聚合物材料，是将铝质岩、高岭土、石英砂按照1:0.45:0.43的配比，并加入水玻璃、碱激发剂、氢氧化钙及水制成矿物聚合物材料。这种铝质岩聚合物材料虽然有较大利用价值，但因其强度等力学性能还不够高，造成应用范围还不够广，还需提高其力学性能如抗压、抗折强度等，使之应用范围更广，还可以将这种铝质岩基矿物聚合物材料进一步制备成其它功能材料如陶瓷材料、高强度建筑板材及高强度增韧材料等。

铝质岩矿物聚合物基有机-无机复合材料的制备，能提供具高强度等力学性能的利用效果更好的有机-无机复合材料，同时扩大了铝质岩资源综合利用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用浸渍法制备铝质岩矿物聚合物有机-无机复合材料的方法，从而近一步扩大铝质岩资源的利用范围。

为实现以上目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明在于将铝质岩矿物聚合物通过在有机溶液中的浸渍处理从而制备出有机-无机复合材料。本发明的这种铝质岩聚合物及其制备方法参见中国专利文献公开号为公开号为CN103130486A、名称为铝质岩制备矿物聚合物材料的配方及生产工艺的发明专利申请公开资料。这种铝质岩聚合物是将铝质岩、高岭土、石英砂混合加入水玻璃、碱激发剂、氢氧化钙及水制成。铝质岩等原料在碱激发剂的作用下，硅铝组分溶解，分散的铝硅酸盐被凝胶层粘接，经过重新组合，形成牢固紧密的硅氧四面体和铝氧四面体的三维网状结构，从而形成具有特定结构性能的矿物聚合物材料。其中铝质岩含氧化硅、三氧化二铝，为主要原料；煅烧后的高岭土能使溶解的硅铝组分活化，以形成C-S-H凝胶；石英砂的主要作用是在骨料中发挥其骨架作用；氢氧化钙则是为了提高制品的抗压强度；而添加水玻璃的目的是调节体系中钠硅比值，为铝硅酸盐聚合反应提供强碱性环境。

铝质岩矿物聚合物是由硅氧四面体及铝氧四面体单元相互交联形成的非晶质三维网络结构构成，其具有一种短程有序、长程无序的类沸石结构。在微观上铝质岩矿物聚合物具有纳米-至微米孔隙结构、少量大于微孔的多孔材料，这已经通过用N₂吸附脱附法对铝质岩矿物聚合物的孔隙结构进行的研究结果证明。

在上述基础上，本发明按照以下方法将这种铝质岩矿物聚合物制备成有机-无机复合材料：

先配制含有0.3%固化剂的有机溶液，所述固化剂是过氧化苯甲酰，所述有机溶液是甲基丙烯酸甲酯或环氧树脂或氨基树脂溶液。将所述铝质岩聚合物干燥冷却后浸没在该有机溶液中常温常压浸渍4d-6d后取出，在80℃-120℃下预聚2h后快速冷却至室温，然后在50℃-80℃条件下聚合24h-48h，再置于80℃-120℃条件下、优选为100℃条件下保持2h使其反应完全，即制得有机-无机复合材料。本发明的技术效果：利用铝质岩制备的矿物聚合物材料成本较低廉、能耗低，且铝质岩用量大于等于20%~30%，这种铝质岩聚合物经有机溶液浸渍后获得的有机-无机复合材料的抗压强度超过普通混凝土（＞C30等）的强度指标。

对铝质岩矿物聚合物，铝质岩矿物聚合物基有机-无机复合材料分别进行力学性能测试，主要测试其抗压强度与抗折强度，测试结果见表1：

铝质岩矿物聚合物材料是属于胶凝材料类中的一类，通过浸渍法引入有机溶液甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂或氨基树脂等，与有机物复合形成网络互穿型的复合材料。相对于基体－增强体体系的复合材料而言，网络互穿型的复合材料，能更好地结合各相的优势性能，使复合材料的综合性能得到大幅度提升。对于提升胶凝材料类力学性能指标有重要参考意义及实用价值。

本发明是将铝质岩矿物聚合物材料通过浸渍法引入有机溶液甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂或氨基树脂制备得到有机-无机复合材料。   制品可作为新型陶瓷材料、功能材料及建筑材料使用。

本发明所采用的原料铝质岩资源来源丰富，制备工艺简单，产品具有较高的经济价值及环境效益，这些都将对铝质岩的资源化利用有着重要的意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。